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PACES - UE1 2012 - 2013 UFR DE MEDECINE UFR DES SCIENCES PHARMACEUTIQUES Michel VAZEUX, Docteur ès sciences physiques UNIVERSITE DE CAEN BASSE-NORMANDIE - ENSICAEN CHIMIE GENERALE Cours magistral ATOMISTIQUE Du modèle de Bohr au modèle quantique de l’atome Configurations électroniques et Tableau périodique De l’atome à la molécule (1) Première approche de la liaison chimique (2) Modèle quantique de la liaison et Hybridation ♣ ♣ ♣♣ ♣ ♣ ♣ SUPPORT DE COURS sous forme de DIAPOSITIVES (Avec couleurs et animation) Exercices d’application ♣ ♣ ♣ ♣ ♣ ♣♣ 9 h CM et 4,5 h ED 1 PLAN DU COURS CHAPITRE I ATOMISTIQUE CONSTITUTION DES ATOMES Notions fondamentales sur la structure de la matière Découverte et caractéristiques des constituants universels Découverte de l’atome nucléaire et expérience de Rutherford Notions sur la stabilité des noyaux et relation d’Einstein Définitions : Isotopes et spectrométrie de masse - Masse atomique et unité de masse atomique La mole et le nombre d’Avogadro - Masse molaire d’un élément naturel CHAPITRE II SPECTRE ATOMIQUE DE L’ATOME D’HYDROGÈNE Spectre de l’atome d’hydrogène - Modèle de Bohr - Les quanta de Planck ème Introduction : La révolution quantique en marche à l’aube du XX siècle Histoire des sciences en 4 épisodes Rappel : Théorie électromagnétique de la lumière et analyse spectrale Étude du spectre d’émission de l’atome d’hydrogène Spectre de raies versus spectre continu Analyse selon Balmer - Le modèle atomique de Bohr et quantification de l’énergie Énergie d’ionisation - Sélection des trajectoires - Ions hydrogénoïdes CHAPITRE III MODELE QUANTIQUE DE L’ATOME D’HYDROGÈNE Éléments de mécanique quantique Les ondes de matière de de Broglie - Principe d’incertitude d’Heisenberg Un monde gouverné par les probabilités de Schrödinger Résultats pour l’atome d’hydrogène Les 3 nombres quantiques orbitalaires Description et énergies des orbitales atomiques CHAPITRE IV CONFIGURATION ELECTRONIQUE DES ATOMES Classification périodique des éléments - Évolution des propriétés Configuration électronique des atomes Énergies relatives des O. A. (Klechkowsky) - Le quatrième nombre quantique Le remplissage des orbitales atomiques et les 3 règles d’édification 2 Classification périodique des éléments Le tableau périodique moderne (introduction, symboles et Z, familles et les blocs) Évolution des propriétés périodiques Grandeurs énergétiques (énergies d’ionisation et de fixation électronique) Grandeurs géométriques (contraction horizontale et expansion verticale) CHAPITRE V DE L’ATOME A LA MOLECULE - PREMIERE APPROCHE Modèle de Lewis - Théorie de la mésomérie - Théorie VSEPR Électronégativité et Moment dipolaire La théorie de Lewis - Principe et modes de construction de la liaison covalente Règle de l’octet et extension / Exemples de diagramme de Lewis / Insuffisances et limites La théorie de la mésomérie - Principe d’écriture des formes mésomères méthanal, ozone / Autres exemples La théorie de Gillespie - Le modèle VSEPR Principe / Les figures de répulsion / Détermination de la géométrie moléculaire Géométrie versus répulsion / Améliorations du modèle Polarité des liaisons chimiques et Calcul du moment électrique dipolaire Électronégativité (échelle de Pauling) CHAPITRE VI MODELE QUANTIQUE DE LA LIAISON CHIMIQUE La théorie des orbitales moléculaires (O.M.) - La théorie C.L.O.A. + Choix de l’ion H2 / Les 2 types d’O.M. / Représentations graphiques Aspect géométrique et énergétique - Diagramme des O.M. Caractéristiques de la liaison / Molécules A2 - Exercices / Propriétés magnétiques Diagrammes de molécules AB (H-F, Li-H) CHAPITRE VII MOLECULES POLYATOMIQUES Théorie de la liaison de valence et Hybridation Hypothèse de Pauling et hybridation des orbitales atomiques (O.A.) Choix de l’hybridation / Molécules sans électrons π, type AHn (BeH2, BH3, H2O, CH4) Molécules avec électrons π localisés (C2H4, CO2, C3H4 ; CH3CO2H, HCN) Molécules avec électrons π délocalisés 3
